第二讲B 同位素分析实验技术_质谱.
- 格式：pdf
- 大小：3.32 MB
- 文档页数：72
文档推荐
-
稳定同位素质谱仪器故障及处理页数:47
-
同位素质谱分析页数:70
-
稳定同位素技术的发展及其应用页数:6
-
气体稳定同位素质谱页数:55
-
同位素质谱分析[优质ppt]页数:71
-
稳定同位素技术在环境分析中的应用页数:21
下载文档原格式
合集下载
现代分析技术与应用：第二节 质谱图解析
[M+] / [M + 2] / [M + 4] = 100 / 66 / 11
100 98
M M+2 Br
100 32.5
M M+2 Cl
100
50
50
M M+2 M+4 Br2
100
65.0
10.6 M M+2 M+4
Cl2
100 100
33.3
33.3
M M+2 M+4 M+6 Br3
100 97.5
➢质谱解析的内容简介
☺分子量
分子离子峰
☺分子式
同位素峰
☻推导结构
特征碎片离子 离子系列
➢质谱图
质谱峰：离子源碎片离子在谱图上表现 横坐标质荷比: m/z,z=1时,与质量数相等。 纵坐标：相对丰度
基 峰: RI 100 的离子峰。
离子强度（丰度）I，其它离子强度与基峰相比的百分 强度
✓质谱数据书写： EI m/z: 15.0 (17.1) ，43.0 （100.0）， 45.0 （90.4）， 60.0 （74.8）。
31.7 3.4
M M+2 M+4 M+6 Cl3
第二节 分子量分子式求法
➢分子的质量
✓ 分子质量定义（molecular mass） • 平均分子质量（Average): 元素天然同位素的平均
质量计算得到（相对分子质量）。
整数位质量（Nominal ）：最丰同位素整数质量计 算得到。
• 精确分子质量（Exact）：最丰同位素精确质量计 算得到。
丢失 H· H2 H3
CH3 O
OH
NH2
100 98
M M+2 Br
100 32.5
M M+2 Cl
100
50
50
M M+2 M+4 Br2
100
65.0
10.6 M M+2 M+4
Cl2
100 100
33.3
33.3
M M+2 M+4 M+6 Br3
100 97.5
➢质谱解析的内容简介
☺分子量
分子离子峰
☺分子式
同位素峰
☻推导结构
特征碎片离子 离子系列
➢质谱图
质谱峰：离子源碎片离子在谱图上表现 横坐标质荷比: m/z,z=1时,与质量数相等。 纵坐标：相对丰度
基 峰: RI 100 的离子峰。
离子强度（丰度）I，其它离子强度与基峰相比的百分 强度
✓质谱数据书写： EI m/z: 15.0 (17.1) ，43.0 （100.0）， 45.0 （90.4）， 60.0 （74.8）。
31.7 3.4
M M+2 M+4 M+6 Cl3
第二节 分子量分子式求法
➢分子的质量
✓ 分子质量定义（molecular mass） • 平均分子质量（Average): 元素天然同位素的平均
质量计算得到（相对分子质量）。
整数位质量（Nominal ）：最丰同位素整数质量计 算得到。
• 精确分子质量（Exact）：最丰同位素精确质量计 算得到。
丢失 H· H2 H3
CH3 O
OH
NH2
同位素稀释质谱ppt课件
21
用天平精确测量 质谱测定丰度比
在射频功率1500 ～ 1600W , 载气流速1.18 L/min , 取样深 度7.5 ～ 6.9 mm , 积分时间 0.4 s 条件下, 能够获得准确的 同位素比值。
剑鱼粉中汞的测定平均值 为(5.26 ±0.15)mg/kg ,在标 准值(5.30 ±0.24)mg/kg 的 不确定度范围内,说明该方 法测量结果符合很好。
• 具有一定的医疗价值
17
通过同位素稀释LC-MS / MS定量测定婴儿 配方奶粉和乳制品中的一氟乙酸钠 “1080”
18
MFA（monofluoroacetate），是一种被称为“1080”的农 药，对包括人在内的哺乳动物具有高毒性的有机氟化合物。
19
用同位素稀释法（分析物/ IS面积比（= y）对分析物/ IS浓度比 （= x））进行MFA的定量，使用乙腈中0到40 ng·ml-1的六个校 准水平（每个水平含有20 ng ml-1的IS）。 用于以μg·kg-1表示MFA的最终方程式如下：
Aa是样品中分析物的峰面积 Ais是样本中IS的峰面积 I和S分别是回归线的截距和斜率 mis是以ng为单位添加到测试部分的IS的质量 ma是测试部分的质量（g）
乳清蛋白粉末的LOQ为5μg·kg-1，婴儿配方奶粉和相 关乳制品的定量限（LOQ）为1μg·kg-1。
20
Thanks for Watching
2
发展历史
IDMS在20世纪50年代的早期应用与质谱仪能进行定量比率测 量以及可以分离同位素息息相关地。
1969年，NIST第一次应用IDMS来对标准物质进行测量，并 且用于判断两种方法之间的正确性。
在核工业领域，以及在同位素地质学领域，运用IDMS进行 同位素的定量分析。
用天平精确测量 质谱测定丰度比
在射频功率1500 ～ 1600W , 载气流速1.18 L/min , 取样深 度7.5 ～ 6.9 mm , 积分时间 0.4 s 条件下, 能够获得准确的 同位素比值。
剑鱼粉中汞的测定平均值 为(5.26 ±0.15)mg/kg ,在标 准值(5.30 ±0.24)mg/kg 的 不确定度范围内,说明该方 法测量结果符合很好。
• 具有一定的医疗价值
17
通过同位素稀释LC-MS / MS定量测定婴儿 配方奶粉和乳制品中的一氟乙酸钠 “1080”
18
MFA（monofluoroacetate），是一种被称为“1080”的农 药，对包括人在内的哺乳动物具有高毒性的有机氟化合物。
19
用同位素稀释法（分析物/ IS面积比（= y）对分析物/ IS浓度比 （= x））进行MFA的定量，使用乙腈中0到40 ng·ml-1的六个校 准水平（每个水平含有20 ng ml-1的IS）。 用于以μg·kg-1表示MFA的最终方程式如下：
Aa是样品中分析物的峰面积 Ais是样本中IS的峰面积 I和S分别是回归线的截距和斜率 mis是以ng为单位添加到测试部分的IS的质量 ma是测试部分的质量（g）
乳清蛋白粉末的LOQ为5μg·kg-1，婴儿配方奶粉和相 关乳制品的定量限（LOQ）为1μg·kg-1。
20
Thanks for Watching
2
发展历史
IDMS在20世纪50年代的早期应用与质谱仪能进行定量比率测 量以及可以分离同位素息息相关地。
1969年，NIST第一次应用IDMS来对标准物质进行测量，并 且用于判断两种方法之间的正确性。
在核工业领域，以及在同位素地质学领域，运用IDMS进行 同位素的定量分析。
同位素质谱分析m
第8章同位素质谱编写：李玉杰目录1质谱仪和质谱分析的发展 (2)1.1 质谱仪的结构和发展概述 (2)1.2 质谱分析技术发展概述 (3)2质谱分析基础知识 (6)2.1 带电粒子在电磁场中运动 (6)2.2 真空技术 (15)3质谱分析的基本原理 (30)3.1 一般质谱仪结构与工作原理 (30)3.2 质量分析器(Mass analyzer) (35)3.3 检测器(Detecter) (44)3.4 真空系统(Vacuum system) (44)3.5 质谱仪性指标.......................................... 错误！未定义书签。
4质谱分析应用实例：铀同位素的质谱分析 (47)4.1 铀同位素丰度的定义及计算 (47)4.2 铀同位素丰度的质谱测量原理和方法 (51)1 质谱仪和质谱分析的发展1.1 质谱仪的结构和发展概述1.1.1 质谱仪的工作原理最初的质谱仪是利用电磁学原理，使带电的样品离子按质荷比进行分离的装置。
离子电离后经加速进入磁场中，其动能与加速电压及电荷Z 有关，即： 221mv zeU （1-1） 其中z 为电荷数，e 为元电荷（e=1.60×10-19C ），U 为加速电压，m 为离子的质量，υ为离子被加速后的运动速度。
具有速度υ的带电粒子进入质量分析器的电磁场中，根据所选择的分离方式，最终实现各种离子按m ／z 进行分离。
通过检测系统形成质谱谱图，进而计算被检测物质组成的科学仪器。
随着科技水平的发展，利用其他相关技术也能实现物质组分分离从而达到分析检测物质组分的目的。
如四极杆质谱仪、时间飞行质谱仪等适应不同分析需求的质谱仪。
1.1.2 质谱仪基本结构无论采用哪种基本原理制造的质谱仪，其基本结构是一致的，主要结构包括进样系统、离子源、质量分析器、接受检测系统四个主要的基本单元，实现分析检测物质组分的目的。
图1-1 质谱仪基本结构1.1.3 质谱仪的分类质谱仪分类实现原理可分为：● 单聚焦质谱● 双聚焦质谱● 四极质谱● 飞行时间质谱● 回旋共振质谱● 离子阱质谱仪1.气体扩散2.直接进样3.气相色谱 1.电子轰击 2.化学电离 3.场致电离4.激光吸解 1.单聚焦 2.双聚焦 3.飞行时间 4.四极杆●傅立叶变换质谱仪按照按用途可分为：●有机质谱●无机质谱●同位素质谱按照联用方式可分为：●气质联用●液质联用●质质联用1.2 质谱分析技术发展概述质谱分析是一种物理方法，其基本原理是使试样中各组分在离子源中发生电离，生成不同荷质比的带正电荷的离子，经加速电场的作用，形成离子束，进入质量分析器。
同位素比例质谱
同位素比例质谱1 同位素有关概念同位素：两个原子质子数目相同，但中子数目不同，则他们仍有相同的原子序，在周期表是同一位置的元素。
同位素可分为两大类：放射性同位素（radioactive isotope）和稳定同位素（stable isotope）。
放射性同位素指某些同位素的原子核很不稳定，会不间断地、自发地放射出射线，直至变成另一种稳定同位素。
稳定同位素指某元素中不发生或极不易发生放射性衰变的同位素，常用的有34种，已实现规模生产的稳定同位素及化合物有235U、重水、6Li、10B，而常用于质谱分析的主要是12C和13C、18O和16O、34S和32S、D/H等。
2 同位素丰度绝对丰度：指某一同位素在所有各种稳定同位素总量中的相对份额，常以该同位素与1H（取1H＝1012）或28Si（28Si＝106）的比值表示。
相对丰度：指同一元素各同位素的相对含量。
例如12C＝98.892％，13C＝1.108％。
大多数元素由两种或两种以上同位素组成，少数元素为单同位素元素，例如19F＝100％。
3 R值和δ值同位素比值R为某一元素的重同位素原子丰度与轻同位素原子丰度之比. 例如 D/H、13C/12C、34S/32S等，由于轻元素在自然界中轻同位素的相对丰度很高，而重同位素的相对丰度都很低，R值就很低且冗长繁琐不便于比较，故在实际工作中通常采用样品的δ值来表示样品的同位素成分。
样品（se）的同位素比值Rse与一标准物质（st）的同位素比值（Rst）比较，比较结果称为样品的δ值。
其定义为：δ（‰）=（Rse/Rst －1）×1000（即样品的同位素比值相对于标准物质同位素比值的千分差）。
氢同位素标准物质：分析结果均以标准平均大洋水（Standard Mean Ocean Water，即SMOW）为标准报导，这是一个假象的标准，以它作为世界范围比较的基点，其D/H SMOW =（155.76±0.10）×10－6。
稳定同位素技术质谱
稳定同位素技术质谱1 稳定同位素技术质谱是什么？稳定同位素技术质谱（Stable Isotope Technique Mass Spectrometry，简称SIT-MS）是一种利用稳定同位素标记物质，结合质谱技术对样品中稳定同位素含量进行定量分析的方法。
稳定同位素技术质谱已经逐渐成为生命科学、环境科学、农业科学等多个领域中重要的分析手段。
2 稳定同位素是什么?稳定同位素是指元素核内的中子与质子的数目相等，不会放射性衰变的同位素。
常见的稳定同位素有氢的氘同位素（D）、碳的13C同位素、氮的15N同位素、氧的17O和18O同位素、硫的34S同位素等。
3 稳定同位素技术质谱的原理在稳定同位素技术质谱中，标记样品中的稳定同位素含量与未标记样品中的稳定同位素含量之间的差异被用来定量样品中特定化合物的含量、同位素分馏等参数。
该方法的原理基于稳定同位素的天然丰度，也就是稳定同位素在自然环境中的存在比例，以及稳定同位素标记化合物与未标记化合物之间的同位素效应。
4 稳定同位素技术质谱的应用稳定同位素技术质谱被广泛应用于许多领域的科学研究，例如：1.生命科学领域中，可以用稳定同位素技术质谱来研究蛋白质、肽、糖、脂质等生物分子的代谢路径、同位素分馏以及体内外生理学参数的变化等。
2.环境科学领域中，可以用稳定同位素技术质谱来研究空气回收、植物蒸腾、地下水流等生态系统功能，评价水循环、污染物传输。
3.农业实践中，可以用稳定同位素技术质谱来研究肥料利用效率、植物对外部环境的响应、动物营养和代谢等。
5 稳定同位素技术质谱的优势相对于传统化学检测方法，稳定同位素技术质谱的优势有：1.较高的准确性和精度：不同于传统的试剂反应方法，稳定同位素指示标记使得样品分析更加准确，约定俗成的标准允许了不同实验之间的比较和联合分析。
2.灵敏性高：通过稳定同位素分析技术，可以快速高灵敏度地检测样品中含量非常低的同位素化合物和稳定同位素（天然同位素）。
第四章同位素质谱分析
第四节 稳定同位素地质应用
一 稳定同位素分馏概念 • 指在一系统中，某元素的同位素以不同的 比值分配到两种不同物相中的现象。发生 在几种不同的化学反应和物理过程中： P141 • 分馏指数 α= RA/ RB RA：A物中 重/轻 物中 轻 RB：B物中 重/轻 物中 轻 • 同位素组成 δ=（K样品-K标样）/ K标样 α= （ RA/ RB=δA+1000/δB+1000
• 第二节 质谱学 质谱学(mass spectrometrery)
• 一 质谱仪器发展简史
• 质谱仪器是用于测定物质的原子量，分子量及 其丰度以及同位素组成的仪器。按检测离子的方 式，仪器可分为两类，一类是用照相法同时检测 多种离子，称为质谱仪（mass spectrograph）另 一类的用电子学方法检测离子，称为质谱计 （mass spectrometer）。后者广泛应用于精确测 定同位素组成。 • 第一台质谱仪，英国剑桥大学的J.J.Thomson • (1913)设计成功的。
பைடு நூலகம்
二 水圈和大气圈中氢、氧同位素 • δ18O（%0）=[（18O/16O）样-（18O/16O）SMOW/ （ （ ） （ ） （18O/16O）SMOW]*1000 ） • δD（%0）=[（D/H）样-（D/H）SMOW/ （ （ ） （ ） • （D/H）SMOW]*1000 ） （一）水和水蒸气中的H、O同位素 （二）海洋中碳酸盐古温度计 • t℃=16.9-4.2（δC-δW）+0.13（δC-δW）2 ℃ （ （ ） • δ－δ18O W，C分别代表海水和碳酸盐 － • 注意 文石，方解石不同。
• 五 硫同位素 • 丰度 • 标样为铁陨石 （一）陨石和月岩 （二）水圈 1、海水硫酸盐更富 2、海水硫酸盐 3、在内海和海湾 • 红海20.3‰ • 海湾34S偏低 • 我国南海北部湾34S=16.0‰～18.‰ 34S<10‰ • 黑海 4、海水硫酸盐的 34S不断变化
稳定同位素质谱
稳定同位素质谱（Stable Isotope Mass Spectrometry）是一种分析技术，用于测量和识别样品中的稳定同位素的相对丰度。
稳定同位素是元素原子核中具有相同原子序数但质量不同的同位素。
稳定同位素质谱分析利用质谱仪测量同位素的相对丰度，通过同位素比值的测定来获得样品中的稳定同位素的信息。
该技术在多个领域应用广泛，尤其在生命科学、环境科学和地球科学等领域具有重要意义。
稳定同位素质谱的原理是基于同位素的相对质量差异。
质谱仪通过将样品分子中的原子或离子转化为离子，并通过电场或磁场对离子进行分离和测量，从而确定稳定同位素的相对丰度。
稳定同位素质谱可用于多个应用，包括食物来源追踪、生物地质化学、环境监测和药物代谢研究等。
通过测量样品中稳定同位素的比值，可以定量分析样品的来源、化学过程和代谢途径等信息。
目前常用的稳定同位素质谱技术包括质谱比例法（Isotope Ratio Mass Spectrometry，IRMS）和质谱成像法（Isotope Ratio Imaging Mass Spectrometry，IRIMS）。
这些技术已被广泛应用于科学研究、犯罪调查、食品安全和环境保护等领域。
总的来说，稳定同位素质谱是一项重要的分析技术，通过测量和识别样品中的稳定同位素，为各个领域的科学研究和实际应用提供了有价值的信息。
化学物质的同位素与同位素标记实验操作与计算方法
同位素的化学性质相同，但物理性质 不同，如放射性、质量、半衰期等。
同位素的发现和应用广泛应用于科学 研究、工业生产和医学等领域。
同位素标记实验操作与计算方法是 研究同位素的重要手段，可以帮助 我们更好地理解和应用同位素。
同位素的性质
同位素是指具有相同质子数但中子数不同的同一种元素的不同核素。 同位素的化学性质基本相同，物理性质略有差异。 同位素的稳定性不同，半衰期长短不一。 同位素可以用于放射性标记，用于追踪物质在生物体内的代谢和分布。
污染等
实验数据的处理与误差分析
数据处理：对实验 数据进行整理、筛 选、计算和分析
误差来源：仪器误 差、操作误差、环 境误差等
误差分析：对误差 进行定性和定量分 析，找出影响实验 结果的主要因素
误差修正：根据误差 分析结果，对实验数 据进行修正，提高实 验结果的准确性和可 靠性
4 同位素的应用
在生物学领域的应用
5
同位素的安全与 防护
同位素的潜在危害
放射性：同位素具有放射性，可能对人体造成伤害 化学毒性：某些同位素具有化学毒性，可能对人体造成伤害 环境污染：同位素可能对环境造成污染，影响生态平衡 生物累积：同位素可能通过食物链进入人体，造成生物累积，影响人体健康
安全操作规程与防护措施
实验室安全规则：遵守实验室安 全规章制度，确保实验安全进行
同位素标记法可以分为稳定同位素标记法和放射性同位素标记法两种。
稳定同位素标记法主要通过替换化学物质中的某些原子或分子，以研究其结构和功能。
放射性同位素标记法主要通过标记化学物质中的某些原子或分子，以研究其结构和功 能。
同位素标记实验的步骤
准备实验材料：同位素标记 试剂、反应器、离心机等
同位素分析技术
例题
测定152.6mg蛋百质水解液中甘氨酸的含量。 为此，将比活度为96.2cpm/mg的5.07mg14C-甘氨 酸加到水解液，混均后分离出部分纯的甘氨酸， 测得其比活度51.3cpm/mg。
则
WX
W0
(
S0 Sm
1)
5.07(96.2 51.3
1)
4.44(mg )
C 4.44 100% 2.91% 152.6
5. 在现代仪器尤其是质谱分析中，同位素 稀释法常作为一种内标计量分析的手段。
举例
Max haldimann et al. Direct determination of yrinary iodine by inductively coupled plasma mass spectrometry using isotope dilution whih iodine-129.Clinical chemistry1998;44(4):817-824
第22页/共136页
第23页/共136页
抗体
免疫制备途径：
抗源或人工抗原 免疫 动物多抗 单克 隆化单抗
1）人工抗原的制备 具有重要生物意义的小分子半抗原 生物活性物质 药物(农药)
半抗原+蛋白质载体(HSA，BSA)
第24页/共136页
蛋白—
偶联剂 激活羧基(半抗原上)使之与氨基(蛋白上)缩合
生成—(CO—NH)— 能在酪氨酰，组氨酰或赖氨酰残基间搭桥的双
功能重氮盐。
第25页/共136页
① 碳二亚胺法
第26页/共136页
② 混合酸酐法
第27页/共136页
③ 戊二醛法 ④ 琥珀酸酐法
样品中稀有气体同位素组成的质谱分析
样品中稀有气体同位素组成的质谱分析一、内容概要质谱分析是一种非常有趣且实用的科学工具，它能帮助我们理解样品中各种元素和化合物的构成。
今天我们要聊一聊如何利用质谱分析来研究稀有气体同位素的组成。
首先稀有气体包括氦、氖、氩、氪和氙等元素。
它们的独特之处在于它们的原子核含有一个或多个中性粒子(即同位素)。
这些同位素在自然界中的分布是非常不均匀的，而质谱分析可以帮助我们精确地测量和比较这些同位素的比例。
质谱仪通过将样品分子离子化并将其加速到足够高的速度，然后检测和记录它们的质量tocharge比，从而生成有关样品组成的质谱图。
这个过程就像烹饪一样：样品被烹饪,变成了一种叫做离子的物质，然后我们可以品尝它们的味道,也就是通过质谱图来了解它们的组成。
在研究稀有气体同位素的质谱分析中，我们主要关注的是它们的质量tocharge比。
因为不同种类的稀有气体有不同的同位素比例，所以这些比例会在质谱图上有明显的差异。
通过对这些差异进行深入的分析，我们就能揭示出样品中稀有气体同位素的真实构成，这对于理解材料的化学性质和物理性质有着重要的意义。
质谱分析是一个强大的工具，它能让我们以前所未有的方式探索世界。
通过研究稀有气体同位素的质谱分析，我们可以更深入地理解自然界的多样性和复杂性。
1. 稀有气体同位素组成的背景和意义；稀有气体同位素组成的质谱分析，是研究样品中稀有气体同位素组成的重要方法。
在我们的日常生活中，稀有气体无处不在，它们不仅存在于空气中，还被广泛应用在各种工业领域和科学研究中。
因此了解稀有气体同位素的组成对于我们的生活和工作具有重要意义。
首先稀有气体同位素组成的质谱分析可以帮助我们了解大气中的成分分布。
大气中的稀有气体主要包括氦、氖、氩、氪、氙等元素，它们在地球生态系统中起着重要作用，如调节气候、维持空气质量等。
通过对大气中稀有气体同位素的分析，我们可以更好地了解这些元素在大气中的含量和分布，为环境保护和气象预测提供科学依据。